Покрытия материалов презентация

по технологиям нанесения покрытий материалов и напыления тонких плёнок на поверхности изделий разного назначения.
Основными задачами дисциплины являются:
ознакомление с классификацией основных видов покрытий материалов в соответствии с их функциональным назначением и областями применения;
изучение физико-химических процессов нанесения основных видов защитных и декоративных покрытий металлов, разных видов камней и инструментальных материалов;
изучение технологических схем и режимов нанесения покрытий различными методами;
ознакомление с методами напыления тонких плёнок на поверхности изделий высокоэнергетическими потоками частиц и пучками лазерного излучения.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
строение и свойства поверхностного слоя основных видов материалов; принципы оценки поверхностной энергии материалов в разных фазовых состояниях; основные методы формирования поверхности твёрдого тела; назначение и области применения покрытий материалов в современном производстве; классификация покрытий и методов их получения; технологические схемы и основные режимы процессов: контактного нанесения покрытий наплавкой, сваркой, прокаткой и прессованием; химического и электрохимического нанесения покрытий; газо-термического и газо-динамичского нанесения покрытий; плазменного и газо-плазменного нанесения покрытий; детонационно-газового напыления покрытий; физического осаждения тонких плёнок из газовой фазы и химического осаждения из паровой фазы; диффузионного нанесения покрытий.
Уметь:
проводить анализ основных преимуществ и недостатков каждого изучаемого метода нанесения защитных и декоративных покрытий разных видов материалов.
Владеть:
практическими навыками выбора метода и технологии нанесения покрытий на металлы, разные виды камней и инструментальные материалы.

Кн.1. Теория процессов и базовые методы обработки материалов (гл.2. Процессы термической и химико-термической обработки материалов, с. 36 – 67).– М.: МГГУ, 2013. – 228 с.
2. Павлов Ю.А. Технология обработки материалов: Учебное пособие 2-х кн. Кн.2. Высокоэнергетические методы обработки и покрытия материалов. – М.: МГГУ, 2014. – 238 с.

Дополнительная литература
ГОСТ 9.301-78. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Технические требования.
ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические, неорганические. Операции технологических процессов получения покрытийБерлин Е.В., Двинин С.А., Сейдман Л.А. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок. – М.: Техносфера, 2007.
Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Ионно-плазменные процессы в тонкоплёночной технологии. – М.: Техносфера, 2010. – 528 с.
Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия: Учебник для вузов. – М.: Химия, 2001. - 644 с. Электронный вариант (http://www.chemistry-chemists.com/ Chemister /Electrochemistry/damaskin.djvu)
Балдаев Л. Х., Борисов В. Н., Вахалин В. А. Газотермическое напыление: Учебное пособие для вузов/ Под общ. ред. Л. Х. Балдаева. — М.: Маркет ДС, 2007. — 344 с
Спектор Ю.Е., Еромасов Р.Г. Технология нанесения и свойства покрытий: Курс лекций. – Красноярск: СибФУ, Институт цветных металлов и материаловедения, 2008. - 271 с. Электронный вариант (http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/umk/eromasov/u-lectures.pdf)
Сыркин В.Г. CVD-метод. Химическое парофазное осаждение. – М.: Наука, 2000. - 496 с.
Хокинг М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия. – М.: Мир, 2000. - 516 с.
Ямпольский А.М., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехники. – Л.: Машиностроение, 2000. - 269 с.

покрытия

из другого материала.
Покрытие — искусственно сформированный на поверхности изделия или конструкции слой, отличающийся от материала основы по составу и физико-химическим свойствам.
Целью нанесения покрытия является улучшение поверхностных свойств основного материала, обычно называемого материалом подложки.
Покрытия улучшают, среди прочих, такие свойства, как внешний вид, смачиваемость, стойкость к коррозии, износостойкость, стойкость к высоким температурам, элекропроводность и т.д.
 Покрытия могут наноситься в жидкой, газообразной или твёрдой фазах, но в результате они составляют одно целое с основным материалом.
Покрытие, как правило, наносится только на работающую часть детали изделия, реже – на всю поверхность.
На различные части поверхности одного объекта могут наноситься разные покрытия.
В последнее время применяются многослойные покрытия.

1.1. Основные понятия и определения

Адгезия обусловлена межмолекулярным взаимодействием (Ван-дер-ваальсовыми, полярным, иногда — образованием химических связей или взаимной диффузией) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей.
В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, то есть процесс сцепления внутри однородного материала. В таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.
Адгезия существенно влияет на природу трения соприкасающихся поверхностей: так, при взаимодействии поверхностей с низкой адгезией трение минимально. В качестве примера можно привести материал политетрафторэтилен (тефлон), который в силу низкого значения адгезии в сочетании с большинством материалов обладает низким коэффициентом трения.
Некоторые вещества со слоистой кристаллической решёткой (графит, дисульфид молибдена), характеризующиеся одновременно низкими значениями адгезии и когезии, применяются в качестве твёрдых смазок.

1.2. Процессы адгезии и когезии в поверхностном слое материалов подложки и покрытия

и диффузионные (или внедренные).
Наслоенное покрытие — покрытие, сформированное на внешней поверхности изделия или конструкции, имеющее чёткую границу раздела с основной:
ламинация, глазурь, полимерные покрытия (например, тефлон).
Диффузионное покрытие — покрытие, сформированное за счёт внедрения в материал основы без существенного изменения начальных размеров изделия.
Возможны покрытия, имеющие промежуточный характер (диффузионно-наслоенные).
2.2. Классификация по методам нанесения покрытий
Существующие методы нанесения покрытий делятся на следующие основные группы:
Химическое осаждение — получение покрытий из водных растворов солей, основанное на реакциях восстановления.
Электрохимическое осаждение — получение покрытий на металлах из растворов или расплавов электролитов под действием электрического тока.
Газотермическое напыление — получение покрытия из частиц дисперсного материала, нагретых и ускоренных с помощью высокотемпературной газовой струи.
Газодинамическое напыление— получение покрытия сверхскоростным потоком напыляемого металлического порошка совместно с абразивом (наждаком, корундом и т.д.).
Вакуумное напыление — получение покрытия из парогазовой фазы с использованием контролируемых процессов испарения, синтеза, конденсации и сорбции вещества покрытия в виде отдельных атомов и молекул в вакууме.
Диффузионное насыщение — получение покрытия путем легирования металлами и неметаллами поверхностного слоя основного материала при нагревании в среде, содержащей образующие покрытие элементы. (См. также ГОСТ 9.008—82.).

наносимого вещества

2.3.1. Получение покрытий из парогазовой фазы
2.3.1.1. Физические методы напыления покрытий испарением в вакууме:
термическое испарение нагревом прямым прохождением тока, радиационным, индукционным нагревом;
прямое электронно-лучевое испарение;
катодное распыление;
высокочастотное распыление;
магнетронное распыление;
ионно-лучевое распыление;
реактивное испарение и распыление;
ионное осаждение.
2.3.1.2. Химические (газофазные) методы напыления покрытий испарением:
пиролиз , т.е. разложение летучих соединений металлов и неметаллов на составляющие менее тяжёлые молекулы, или элементы под действием повышения температуры; 
восстановление летучих соединений водородсодержащими веществами или парами металлов;
гидролиз, т.е. разложение исходного вещества с образованием новых соединений при взаимодействии с водой, в частности разложение газообразных галогенидов водяным паром или водяным газом;
реакции диспропорционирования, в результате которой образуются соединения, содержащие один и тот же элемент в разных степенях окисления;
высокотемпературное прямое окисление кислородом газообразных галогенидов или бескислородных металлоорганических соединений, в молекулах которых существует связь  атома металла с атомами углерода.

покрытий из расплавов и полурасплавов
2.3.2.1. Эмалирование
2.3.2.2. Капельное напыление:
газотермическое напыление (электродуговая металлизация, газопламенное, плазменное и детонационное напыление);
лазерное напыление;
распыление взрывающихся проволочек.
2.3.2.3. Погружение в расплав:
погружение в расплавы металлов (цинкование, алюминирование);
погружение в расплавы солей;
остекловывание.
2.3.3. Получение покрытий из твёрдых веществ и их аэросмесей
2.3.3.1. Диффузионное насыщение (химико-термическая обработка).
2.3.3.2. Плакирование – нанесение на металл слоя другого металла при совместной деформации материалов в нагретом состоянии, т.е термомеханическим способом.
2.3.3.3. Припекание - процесс получения покрытий, который заключается в нанесении на поверхность детали порошкового слоя и нагрева его до температуры, обеспечивающей спекание порошкового материала и образование прочной диффузионной связи с деталью.,
2.3.3.4. Вжигание - нанесение на поверхность диэлектрика специальной пасты, содержащей мелкодиспергированный металл или его соединения и органическую связку, с последующей сушкой для удаления летучих компонентов связки и обжигом при высокой температуре, достаточной для сгорания твердых частей органической связки и образования слоя металла.
2.3.3.5. Нанесение в кипящем слое.
2.3.3.6. Втирание под давлением (ротапринтный метод).
2.3.3.7. Газодинамическое напыление порошковыми материалами.

из металлов и сплавов из растворов солей;
получение комбинированных электрохимических покрытий (КЭП) из тонких суспензий;
электрохимическое оксидирование— создание оксидной плёнки на поверхности изделия или заготовки в результате окислительно-восстановительной реакции.
2.3.4.2. Химическое осаждение:
нанесение металлов на металлы восстановлением и контактно-обменным отложением;
нанесение металлов на неметаллы;
нанесение неметаллов на металлы (оксидирование, фосфатирование, хроматирование, метод растворной керамики);
нанесение металлов на неметаллы (гидролиз металлоорганических соединений, метод растворной керамики).
2.3.5. Нанесение твёрдо-жидких веществ с последующей термообработкой
(шликеров- густой смеси тонкоразмолотых размешанных на воде силикатных материалов, пульп, грубых суспензий, настоев) методами:
окунания,
облива,
пульверизации,
электрораспыления,
электрофореза,
торкретирования- нанесения на поверхность слоя бетона, штукатурки или глины для выравнивания,
обмазки.

и выдержки металлических, а в ряде случаев и неметаллических, материалов при высоких температурах в химически активных твёрдых, жидких, газообразных средах.
Химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоёв изделий определёнными элементами. Их называют, насыщающими элементами или компонентами насыщения. В результате ХТО формируется поверхностный диффузионный слой, в котором изменяется химический и фазовый состав материала. В свою очередь, изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств поверхностного диффузионного слоя.
Обычно химико-термическая обработка осуществляется при помещении детали в среду, богатую элементом, который диффундирует в металл.
В наиболее частом случае газового окружения при ХТО происходят три основных процесса: диссоциация – распад молекул и образовании активных атомов диффундирующего элемента (например, атомов углерода и азота, способных растворяться в металле: 2CO→CO2+C или NH3→3H+N); адсорбция – поглощении поверхностью свободных атомов на границе газ-металл, если диффундирующий элемент В способен растворяться в основном металле А; диффузия – проникновение насыщающего элемента вглубь металла.
В результате трёх перечисленных процессов образуется диффузионный слой, характеризующийся тем, что на поверхности концентрация диффундирующего элемента наибольшая и постепенно падает по мере удаления от поверхности.

с целью улучшения окраски ювелирных камней посредством следующих видов воздействий: диффузионным пропитыванием различными химическим веществами; термохимическим воздействием; облучением высокоэнергетическими потоками, например пучком ионов с энергией от 10 до 2000 КэВ; комплексным использованием разных воздействий.
Наиболее широко для этой цели используется термохимическая обработка (ТХО), т.к. с её помощью можно выполнить облагораживание камня во всём его объёме, сделать изменённый цвет устойчивым во времени и необратимым в нормальных условиях. Окраска представляет собой спектр световых волн, которые не поглотились минералом при прохождении через него света или отражении от его поверхности. Ответственными за окраску являются те или иные оптически активные центры в минерале, которые избирательно поглощают свет определённых длин волн. Изменение свойств этих центров окраски цветных камней осуществляется при их термохимической обработке. Основными переменными величинами, доступными для регулирования при проведении ТХО цветных камней, являются: сила окислительно-восстановительного действия среды; рабочая температура; скорость нагрева; время выдержки при рабочей температуре.

процесса облагораживания цветных камней.
Рассмотрим этот процесс на примере цветных сапфиров, в химический состав которых входят: корунд α - Al2O3, основные примеси хрома (ионы Cr3+), железа (ионы Fe2+ и Fe3+) и титана (ионы Ti4+ и твёрдая фаза – рутил TiO2), а также дополнительные примеси V, Ni, Mn, Mg.
Окраска корундов обусловливается, главным образом, ионами Al3+ , которые замещаются ионами примесей во время кристаллизационного процесса. Основные примеси образуют тона окраски цветных сапфиров, т.е. являются их хромофорными центрами. В зависимости от концентраций и количественных соотношений хромофорных примесей окраска корундов будет обладать различной насыщенностью. Дополнительные примеси влияют только на оттенки в окраске сапфиров.
При окислительной среде происходит образование дополнительных количеств оксида железа Fe(III), т.е. Fe2O3, что вызовет усиление интенсивности жёлтых оттенков в окраске.
В восстановительной среде количество Fe2O3 уменьшается, тем самым снижается интенсивность жёлтых оттенков.
При восстановлении железа образуются новые хромофорные центры – оксиды FeO, т.е. Fe(II), и TiO2, т.е. Ti(IV), придающие камню синие тона. Концентрация оксида хрома Cr2O3 , т.е. Cr(III), придающая красный цвет, не изменяется ни при окислительной, ни при восстановительной ТХО.
Таким образом, окраска образцов сапфира после ТХО будет складываться из изменяемых центров окраски Fe - Ti и той, которая вызвана центрами окраски Cr3+, не претерпевающими изменений при термообработке. Влияние на окраску цветных сапфиров основных хромофорных центров представлено в табл.1

электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических, но токопроводящих изделий.
Гальванизация – это метод покрытия одного металла каким-либо другим путём электролиза. Гальванизация включает в себя гальваностегию – получение на поверхности изделий прочно сцеплённых с ней тонких металлических покрытий и гальванопластику – формирование легко отделяющихся, относительно толстых слоёв металлов, образующих точные копии с различных предметов, так называемых матриц.

Гальванотехника основана на процессах электрического осаждения на катоде, в качестве которого используется покрываемое изделие в гальваностегии или матрица в гальванопластике, положительно заряженных ионов металлов из водных растворов их соединений – электролитов при пропускании через них постоянного электрического тока.
Технологический процесс выполняется в гальванических ваннах или ёмкостях другой формы из химически нейтрального материала: керамики, эмалированного чугуна, футерованной свинцом или винипластом стали, органического стекла и других

Схемы процесса гальванизации (а) и его технологического оснащения: б - гальваническая ванна; в - гальваническая ёмкость в форме цилиндра

коррозии изделий чёрных металлов, латуни и меди. Лужение осуществляется в щелочных или кислых электролитах. Широко применяется в пищевой промышленности, в электро- и радиотехнике и в технологии пайки металлов.
Кадмирование – процесс нанесения тонких покрытий из кадмия толщиной hп = 15 - 25 мкм на поверхности стальных изделий с целью защиты их от атмосферной коррозии в тропическом климате. Однако присутствие SO2 в атмосфере промышленных районов снижает защитные свойства Cd-покрытий; антикоррозионная стойкость изделий в этом случае достигается оцинкованием.
Наиболее распространены кадмиевые электролиты, состоящие из щёлочно-цианистого комплекса кадмия NaCd(CN)3 или Na2Cd(CN)4.
Фосфатирование – химический или электрохимический процесс получения на поверхности чугунных и стальных изделий плёнки толщиной hп = 2 - 5 мкм из нерастворимых в воде солей фосфорной кислоты, например ортофосфата калия K3PO4, предохраняющей металл от атмосферной коррозии. Применяют фосфатирование и для защиты от коррозии цветных металлов: алюминия, цинка, магния и других.
Оксидирование – процесс создания на поверхности металлов оксидных плёнок, служащих для предохранения изделий от коррозии и декоративной отделки.
Оксидирование стали или чугуна называют воронением или чернением. Слой окислов железа (Fe3O4) толщиной hп =1 - 10 мкм имеет мелкокристаллическую, микропористую структуру.
Толщина покрытия определяет так называемые цвета побежалости, сменяющие друг друга по мере роста плёнки: жёлтый, бурый, вишнёвый, фиолетовый, синий, серый. Однако защитные свойства плёнок, образующихся при воронении, низкие, поэтому для повышения антикоррозийной стойкости изделия дополнительно покрывают, например лаком.

золота толщиной hп = 0,1 - 7 мкм, а при многослойном покрытии hп = 20 - 25 мкм. Гальваническим методом золото осаждают на поверхность различных металлов, сплавов и диэлектриков из раствора дицианоаурата калия K[Au(CN)2]. Такое покрытие обладает большой химической стойкостью, высокой тепло- и электропроводностью и применяется не только в ювелирном и часовом производстве, но и в электронной промышленности. Однако используемые при золочении цианистые электролиты являются экологически опасными. Покрытия, нанесённые с использованием нецианистых цитратных электролитов, например марок «Элгол», «Экомет», часто образуют матовые поверхности. Поэтому при их использовании необходима дополнительная полировка изделий относительно простой формы.
Платинирование – процесс нанесения на поверхность изделий из меди, титана, молибдена и драгоценных металлов тонкого слоя платины толщиной hп = 1 - 25 мкм для повышения их коррозионной стойкости, отражательной способности, износостойкости, электропроводности, а также декоративного качества. Покрытия наносятся гальваническим способом из фосфатных электролитов, содержащих соли платины: H2PtCl6, (NH4)2HPO4, Na2HPO4. Платинирование имеет ограниченное применение в гальванотехнике вследствие ряда недостатков, присущих этому процессу: низкая допускаемая плотность тока j = 10 А/м2 при температуре T = 70 °С; большая пористость полученных покрытий даже в слоях значительной толщины; сложность контроля и корректирования электролита.
Родирование – процесс нанесения на поверхности изделий из любых металлов и сплавов слоя родия толщиной hп = 0,1 - 6 мкм для повышения их физико-химических свойств и придания высокого защитно-декоративного качества. Гальванический процесс ведётся с применением анодов из тонких листов металлической платины или платинированного титана. Для приготовления электролита используется раствор трёххлористой соль родия (RhCl3). Благодаря своей высокой твёрдости родий медленнее изнашивается. В ювелирном производстве родирование используют в качестве защитно-декоративного покрытия изделий из белого золота и серебра.

электродугового сварочного аппарата. Особенностью данного процесса является необходимость получения наплавленного слоя значительной толщины, отличающегося по составу и свойствам от основного металла, Например при изготовлении инструментов из быстрорежущей стали можно наплавлять на его рабочую поверхность различные твёрдые сплавы. Наплавка цветных сплавов позволяет создать декоративные рельефы на поверхности изделий из конструкционных металлов.
Существует три способа реализации процесса наплавки: захватыванием и подачей металлических порошков на поверхность детали струёй газа; введением в плазменный поток электрической дуги необходимого присадочного материала в виде ленты, прутка, или проволоки; использованием специальных электродов с покрытиями, обеспечивающими получение наплавленного металла с требуемыми физико-механическими показателями.
Мощность электрической дуги при наплавке подбирается такой, чтобы основной металл был на грани расплавления, а наплавляемый материал обеспечивал малое перемешивание основы. Таким образом, процесс наплавки требует высокой концентрация тепловой энергии в рабочей зоне и возможность регулирования толщины защитного слоя флюса. Перед началом обработки поверхность изделия подготавливается более тщательно, чем перед обычной электродуговой сваркой, т.к. любые посторонние включения могут уменьшить качество наносимого слоя.

3.3. Наплавка на металлические изделия сплавов других металлов

Технологическая схема процесса

её обработке электроимпульсным методом с определёнными технологическими режимами, обеспечивающими интенсивный полярный перенос продуктов эрозии с инструмента-анода на заготовку-катод.
Этот процесс связан с образованием электроэрозионных лунок на поверхности электродов с тремя зонами: испарения, плавления и напряжённого состояния. В результате при завершении токового разряда на аноде формируется новая (вторичная) структура поверхностного слоя металла, а на катоде появляется изменённый поверхностный слой, состоящий из веществ, содержащихся в жидкой и газовой фазах. В состав этого слоя входят частицы металлов электродов и продуктов термического разложения диэлектрической жидкости или окружающей воздушной среды.

Изменение поверхностного слоя металла катода происходит вследствие нескольких физико-химических процессов: термической диффузии, вплавления, сварки, микрометаллургического отбеливания, т.е. образования свободного от графита тонкого слоя, в котором углерод присутствует в виде отдельных зёрен твёрдого карбида металла.
Таким методом в поверхностный слой заготовки могут быть внесены титан, хром, вольфрам и другие легирующие металлы.
Поэтому этот процесс называют электроискровым легированием

Схема процесса электроискрового легирования металла

а в некоторых случаях и вращением электрода. Частота вибрации электрода-анода изменяется в диапазоне far = 0,1 - 1 кГц.
В процессе электроискрового легирования происходит перемешивание материала катода и анода при физико-химическом взаимодействии с компонентами газовой среды, что способствует образованию высокой адгезии между основой и формируемым слоем на поверхности заготовки. Поэтому электроискровое легирование является эффективным методом создания новых композиционных материалов. В первую очередь это относится к тугоплавким покрытиям, наиболее существенно изменяющим свойства верхнего слоя материала. Величина этих изменений определяется составом, структурой, свойствами материалов электродов и технологическими параметрами технологического процесса.
Различают грубое легирование при низких напряжениях U = 50 - 60 В и токах I >20 А и чистовое легирование, которое соответствует высоким напряжениям (U = 150 – 200 В) и небольшим значениям токов короткого замыкания (I ≤ 20 А).
Основные преимущества электроискрового легирования заключаются в следующем:
покрытия имеют большую степень сцепления с материалом заготовки;
покрываемые поверхности не требуют предварительной подготовки;
возможно нанесение не только металлов и сплавов, но и их композиций в виде мелкодисперсных порошков.
Например, при электроимпульсном легировании стальных заготовок в воздушной среде поверхностный слой насыщается углеродом и азотом, т. е. образуются карбиды Fe3C и нитриды Fe4N, Fe2N железа. Следовательно, при такой обработке происходит упрочнение поверхности заготовки. Эту особенность используют для улучшения износостойкости режущего инструмента, штампов, пресс-форм и других изделий

3.5. Процесс электроискрового легирования металлов

легирует металл заготовки и, химически соединяясь с ионами азота воздуха, углеродом и материалом заготовки, образует износоустойчивый упрочнённый слой, состоящий из нитридов, карбонитридов и других высокотвёрдых структур.
Например, при электроискровом легировании микротвёрдость белого слоя в углеродистых сталях может быть доведена до значения Нμ = 230 Мпа.
При легировании твёрдыми сплавами типа TiC—Ni—Мо микротвёрдость этого слоя повышается до значения Нμ = 9000 МПа.
Толщина слоя чистового покрытия, получаемого на электроискровых установках, изменяется в диапазоне hп = 0,003 - 0,2 мм.
При упрочнении поверхности деталей машин феррохромом можно получить глубину слоя hп = 0,5 - 1,6 мм с микротвёрдостью Нμ = 50 - 60 МПа.
Шероховатость поверхности находится в зависимости от энергии импульсов и эрозионной стойкости легируемого и легирующего материала. Чем выше эрозионная стойкость материалов и меньше энергия импульсов, тем лучше качество обработанной поверхности. Минимальная шероховатость упрочненной поверхности находится в пределах значений
Rа = 2,5 - 4 мкм (5 - 6 классы).

3.6. Процесс электроискрового упрочнения металлов

Затем парообразный материал ионизируют в электрическом разряде плазмотрона. Плазменная струя с помощью электромагнитного поля ускоряется и фокусируется по направлению к обрабатываемой поверхности изделия.

Схема ионно-плазменной технологии нанесения покрытий

Схема ионно-плазменной технологии нанесения покрытий

Схема ионно-плазменной технологии нанесения покрытий

направленного и когерентного излучения электро-магнитных волн в оптическом диапазоне (подробнее см. [2], гл.2, п. 4.1, с.140 - 159).

Возможность получения с помощью лазеров мощных импульсов излучения позволяет их использовать в различных технологиях, требующих нагрева, плавления и испарения материала
(подробнее см. [2], гл.2, п. 4.2, с.160 - 177).

Лазерное легирование – процесс термической обработки материала, при котором происходит насыщение поверхностного слоя легирующими элементами (W, Mo, Ni, Cr, Co, V). При лазерном легировании повышение микротвёрдости и других физических свойств поверхности материала достигается не только за счёт структурных и фазовых превращений в зоне обработки, но и посредством создания нового сплава с отличным от матричного материала химическим составом.

Лазерная наплавка и напыление аналогично процессам дуговой, плазменной или пламенной наплавки или напыления позволяет нанести на обрабатываемую поверхность тонкий слой высокопрочного материала, улучшающий эксплуатационные характеристики основного материала.

Схема процесса газовой лазерной наплавки металла

Схема процесса лазерного
легирования поверхности
материала

А.В. Ножкина)

технологические операции включает в себя процесс нанесения металлических покрытий химическим способом?
Каким должен быть состав раствора электролита при химическом нанесении покрытия?
Расскажите об электрохимическом покрытии благородными металлами.
В чем заключается процесс получения композиционных электролитических покрытий?
Что представляет собой электроосаждение из солевых расплавов?
Изобразите обобщенную схему вакуумного конденсационного напыления покрытий термическим испарением.
Какие параметры влияют на показатели эффективности процесса PVD?
Какие Вы знаете способы получения паровых потоков?
Сформулируйте достоинства и недостатки магнетронной схемы ионного распыления и ионно-лучевого распыления.
Назовите основные элементы реакторной установки для процесса CVD.
Чему равен коэффициент диффузии D?
Как влияет рост температуры на увеличение глубины проникновения атомов?
Перечислите основные элементы оборудования для получения диффузионных покрытий.
Что используется в качестве активаторов порошкового покрытия?
Назовите достоинства шликерного метода покрытий.
Какими способами покрывают детали шликерами?
Какими способами приготавливаются золи для покрытий?
Какие достоинства у метода нанесения покрытий из расплавленного состояния?
Назовите основные технологические особенности нанесения покрытий наплавкой.
В чем заключатся особенность процесса наплавки в среде защитных газов?
Назовите основные области применения методов плакирования материалов.
Назовите особенности формирования структуры газотермических покрытий.
Изобразите основные схемы технологии плазменного напыления.
Назовите параметры режима плазменного напыления.
Назовите особенности проволочного способа напыления плазменных покрытий.
Как влияют параметры плазменной струи и потока напыляемых частиц на процесс плазменного напыления?
Какие горючие газы наиболее часто применяют для процессов газопламенного напыления?
Как влияет скорость газопламенной струи на плотность покрытия?
Приведите примеры установок газопламенного напыления.
Назовите основные особенности формирования детонационно-газовых покрытий.
.

материала» и назовите его основное назначение.
Перечислите основные способы нанесения покрытия.
Классификация покрытий в зависимости от состояния наносимого материала.
Назовите основные отличия внутренних и внешних покрытий.
Приведите пример комбинированных покрытий.
Перечислите основные методы подготовки поверхности изделий для нанесения покрытий.
Назовите неразрушающий метод контроля толщины покрытия.
Классификация химических и электрохимических покрытий.
Дайте определение электрохимическому способу получения покрытия.
Опишите процесс химического меднения.
Опишите процесс химического никелирования.
Перечислите основные параметры электролитических процессов.
Перечислите основные технологические операции получения электрохимических покрытий.
Перечислите виды и характеристики оборудования, применяемые для нанесения электрохимических покрытий.
Характеристика метода нанесения электрохимических покрытий из водных растворов.
Сформулируйте особенности электрохимического серебрения и золочения.
Назовите области применения процесса электроосаждения.
Классификация методов вакуумного конденсационного нанесения покрытий.
Перечислите условия выполнения процесса вакуумного конденсационного нанесения покрытий и плёнок.
Назовите технологические особенности вакуумного конденсационного нанесения покрытий ионным распылением.
Опишите процесс и основные области применения химического осаждения из газовой фазы.
Напишите основные термодинамические соотношения процесса химического осаждения из паровой фазы.
Влияние основных технологических факторов на структуру и качество покрытий методом CVD.
Перечислите основные достоинства метода химического восстановления из паровой фазы.
Назовите процессы, протекающие при получении покрытий диффузионными методами.
Метод холодного газодинамического порошкового покрытия.
Перечислите основные достоинства и недостатки порошковых методов покрытия.
Физико-химический принцип шликерного метода получения покрытий.
Этапы процесса покрытия золь-гель методом.
Классификация методов нанесения покрытий из расплавленного состояния.
Опишите процесс комплексного насыщения поверхности неметаллами.

физический принцип процесса газопламенной наплавки.
Классификация методов нанесения покрытий плакированием.
Опишите процесс формирования газотермических покрытий.
Назовите основные способы получения плазменной струи.
Изобразите обобщенную схему процесса плазменного напыления.
Опишите особенности порошкового способа напыления плазменных покрытий.
Влияние энергетических параметров на режим работы плазменного распылителя.
Назовите основные способы газопламенного напыления.
Способы регулирования окислительно-восстановительного потенциала газопламенной струи.
Назовите способы регулировки температуры и скорости частиц при газопламенном напылении.
Основные технологические факторы, учитываемые при выборе размера частиц порошка для газопламенного напыления.
Назовите основные способы детонационно-газового напыления.